เคมีอินทรีย์ 01403221 สารชีวโมเลกุล · PDF...

1

โครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน

เคมอนทรย 01403221 สารชวโมเลกล

กรดอะมโนและโปรตน หนา 2-29 คารโบไฮเดรต หนา 30-84

ลปด หนา 85-107

โครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน

เคมอนทรย 01403221 กรดอะมโนและโปรตน

2

3

กรดอะมโนและโปรตน (Amino acids and Proteins)

เปนสารชวโมเลกลทพบในสงมชวต ประกอบดวยธาต คารบอน, ไฮโดรเจน, ออกซเจน และไนโตรเจน

หนวยทเลกทสดของโปรตน คอ กรดอะมโน

4

กรดอะมโน (amino acids)

กรดอะมโนหรอ -amino acid คอ โมเลกลของกรดอนทรย (carboxylic acid) ทม amino group เกาะอยท -carbon

สตรทวไป R-CH-COOH (R=H, alkyl, aryl)

NH2

ถา R ไมใช H จะท าให -carbon เปน chiral carbon

2 configuration: D-form and L-form

3

5

COOH NH2 H

R D--amino acid

COOH NH2 H

R L--amino acid

กรดอะมโนในธรรมชาต สวนใหญเปน L-form

กรดอะมโนโมเลกลเลกทสด คอ

Glycine = H-CH-COOH

NH2

symmetric carbon, optically inactive

Fisher projection

6

ประเภทของกรดอะมโน

กรดอะมโนทพบในโปรตนม 20 ชนด แบงประเภทตามคณสมบตทางเคม คอ

1. Polar amino acids

2. Non polar amino acids

3. Electrically charged amino acids

4

7

1. Polar amino acids

โมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH อยางละ 1 หม และมหมแทนทมสมบตมขว

8

2. Non polar amino acids โมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH อยางละ 1 หม และมหมแทนทมสมบตไมมขว

5

9

Electrically charged amino acid Basic amino acids:โมเลกลประกอบดวยหม -

NH2 มากกวา 1 หม จงมสมบตเปนเบส

Acidic amino acids:โมเลกลมหม -COOH มากกวา 1 หม จงมสมบตเปนกรด

10

สมบตของกรดอะมโน

ละลายน าไดด ไมละลายในตวท าละลายทไมมขว สมบตเปน dipolar เพราะในโมเลกลมทงหม ทเปนกรด COOH และหม NH2 ซงเปนเบส

H-atom เคลอนทไปมาระหวางหมทงสองเปน internal acid-base reaction เกด dipolar ion

(ไอออน 2 ขว) หรอเรยกวา Zwitterion NH2-CH-COOH +NH3-CH-COO

R R

6

11

คา pH มผลตอสภาพ dipolar ของกรดอะมโน

+NH3-CH-COOH R

Cation (low pH)

+NH3-CH-COO

R Zwitterion (pH=pI)

NH2-CH-COO

R anion (high pH)

OH

H

OH H

12

Isoelectric point (pI)

เมอ Zwitterion อยในน า อาจแตกตวใหโปรตอนแกน า

+NH3-CH-COO

R + H2O NH2-CH-COO

R + H3O+

หรอ Zwitterion รบโปรตอนจากน า

+NH3-CH-COO

R + H2O +NH3-CH-COOH

R + OH

7

13

ดงนนถาตองการใหกรดอะมโนเปนกลาง ตองเตมกรด หรอเบสลงไป

pH ทท าใหโมเลกลของกรดอะมโนเปนกลางคอมทงประจบวกและลบเรยกวา isoelectric point (pI)

Neutral amino acid pI 5.5-6.3

Basic amino acid pI 10

Acidic amino acid pI 3

14

กรดอะมโน มสมบตเปน amphoteric คอ เปนไดทงกรด

และเบส -ในสารละลายเบส กรดอะมโนมประจลบ +NH3-CH-COO

R + OH NH2-CH-COO

R + H2O

- ในสารละลายกรด กรดอะมโนมประจบวก

+NH3-CH-COO

R + H3O

+ NH3+-CH-COOH R

+ H2O

สมบต dipolar molecule ท าใหกรดอะมโนมจดหลอมเหลวสง

8

15

การสงเคราะหกรดอะมโน 1. Reaction of -bromoacid with ammonia -bromoacid + ammonia ปฏกรยาเปน

Nucleophilic Substitution (SN2

R-CH-C-OH O

Br

NH3 excess R-CH-C-OH

O

NH2

+ HBr

-bromo acid -amimo acid

CH3CHCH2CH2CH-COOH CH3 Br

NH3 excess CH3CHCH2CH2CH-COOH

CH3 NH2 + HBr

16

ปฏกรยาเกด 2 ขนตอน คอ

1. Aldehyde ท าปฏกรยากบ NaCNหรอ KCN และ aq. NH3 เกด intermediate คอ -amino nitrile

2. -amino nitrile เกด hydrolysis ให amino acid

2. The Strecker synthesis

R-C-H O

NH3 KCN

R-CH-CN NH2 H3O+

R-CH-COOH NH2

-amino nitrile -amino acid

9

17

+ CN + OH

R-C-H O

+ NH3 -H2O

R-C-H OH

NH2

R-C-H NH

R-C-H NH

R-C-H NH

CN

H2O

R-C-H NH2

CN

+ H3O+

R-C-H NH2

COOH -amino acid

-amino nitrile

∙∙

∙∙

18

CH2CH O

H2O KCN/NH4Cl

H3O+

NH2

CH2CHCN

CH2CHCOH O

NH2

phenylacetaldehyde

ตวอยาง

phenylalanine

10

19

ปฏกรยาของกรดอะมโน

1. Reaction with nitrous acid เปนปฏกรยาทใชทดสอบจ านวน free amino group ในสารตวอยาง ทเปนกรดอะมโน โดยกรดอะมโนท าปฏกรยากบสารละลาย nitrous acid จะถกเปลยนเปน hydroxyl และ N2

R-CH-C-OH O

NH2

+ N2 HNO2 H2O R-CH-C-OH

O

OH

N2 ทเกดขน = จ านวน amino group ในกรดอะมโน

20

ปฏกรยาของ กรดอะมโนกบ ninhydrin จะไดสารประกอบสมวง แอลดไฮด และ แกสคารบอนไดออกไซด

ปฏกรยานใชหาปรมาณกรดอะมโนไดโดยการวดความเขมของส

2. Reaction with ninhydrin

11

21

OH O

O OH + 2 + CO2

OH R-C-H

O NH2-CH-C-OH

O

R

Purple color

+ N

O

O

O

O

Ninhydrin ∆

22

เปปไทด (Peptide)

ผลตภณฑทเกดจากกรดอะมโนท าปฏกรยากนโดย -COOH ของ amino acid ตวหนง ท าปฏกรยากบ -NH2 ของอกโมเลกลหนง

เปปไทดทเกดจาก 2 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก dipeptide

เปปไทดทเกดจาก 3 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก tripeptide

หลายๆ โมเลกลตอกน เรยก polypeptide นนคอ โปรตน

12

23

พนธะทเกดขน เรยกวา พนธะเอไมด หรอ พนธะเปปไทด ตวอยาง dipeptide

Alanine (Ala) + H2N-CH-COOH

CH2OH

Serine (Ser)

Alanylserine (H-Ala-Ser-OH)

H2N-CH-C-OH CH3 O

H2N-CH-C-NH-CH-COOH CH3

O CH2OH

H2O

Peptide bond

C-Terminal N-Terminal

24

ในสายเปปไทดหนงๆ จะมกรดอะมโนทม free amino group (-NH2)อยทปลายสดดานหนง เรยกวา N-terminal residue

และม free acid group (-COOH) อยทปลายอกดานหนง เรยกวา

C-terminal residue

• สาย polypeptide ประกอบดวย amino acid ทง 20 ชนด เรยงตอกนเปนอสระ สาย polypeptide จงสามารถมรปแบบทไมเหมอนกนนบหมนชนดได

13

25

การเรยกชอเปปไทด

เรยกชอกรดอะมโนทเปน N-terminal residue กอน ตามดวยกรดอะมโนถดมาทาง C-terminal และจบดวยกรดอะมโนของ C-terminal residue

กรดอะมโนทลงทายดวย “ine” ใหแทนดวย “yl” ยกเวนกรดอะมโนท C-terminal ใหเรยกชอตามปกต

26

H2N-CH-COOH CH3

H2NCH2COOH + + H2NCH2COOH Glycine Glycine Alanine

H2NCH2C-NHCHC-NHCH2C-OH O O

Glycylalanylglycine

CH3 O

14

27

โปรตน (Polypeptides) เปนสารชวโมเลกล ประกอบดวยกรดอะมโนตอกนมากกวา

100 หนวยขนไปเกดเปน polypeptide

มพฤตกรรมเหมอนกรดอะมโน แตโมเลกลใหญกวา ท าใหเกดการเสยสภาพธรรมชาตได (denaturation)

สมบตของโปรตน

โปรตนบรสทธอยในรปของแขง ลกษณะเปนผลก

ละลายในตวท าละลายมขว เชน น า กรด เบส เอทานอล

มสมบต amphoteric และ มคาisoelectric point เฉพาะ

มสมบต optically active

28

โปรตนทส าคญ 1. keratins พบใน ผม เลบ ผวหนง ขนสตว ม

glycine และ alanine

2. Collagen พบในกลามเนอตอเนอง ในกระดก ฟน ม glycine และ proline

3. Hemoglobin และ myoglobin พบในเลอด

15

29

Denaturation คอ การทโมเลกลของโปรตนเปลยนแปลงสมบตทงทางกายภาพ และทางเคม เชน ละลายลดลง หรอ ตกตะกอน หรอ สญเสยชวกจกรรม เพราะเกดการคลายตวของสายโซโพลเปปไทด โดยทพนธะเปปไทดไมถกท าลาย

การทโมเลกลของโปรตนทเสยสภาพ

สามารถผนกลบได เรยก “renaturation”

สาเหต เชน ความรอน ตวท าละลาย การเปลยนpH แคตไอออน แอนไอออน เกลอโลหะหนก

และรงส UV

คารโบไฮเดรท (Carbohydrate)

โครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน

เคมอนทรย 01403221

16

31

เปนสารชวโมเลกล หรอสารประกอบอนทรยทส าคญ

ของพช ประกอบดวยธาต C, H และ O มหม -OH,

-CHO, -C=O เปนองคประกอบทส าคญ

เปน polyhydroxy aldehyde

หรอ

polyhydroxy ketone

คารโบไฮเดรท (Carbohydrates)

32

คารโบไฮเดรททพบในพชอยในรปของกลโคส

เกดจากการสงเคราะหแสง

6 CO2+ 6 H2O light 6 O2 + C6H12O6

กลโคส

เซลลโลส, แปง

17

33

ประเภทของคารโบไฮเดรท 1. Monosaccharides

เปนคารโบไฮเดรทโมเลกลเลกทสด ไมสามารถถก hydrolyzed ตอไปไดอก

ประกอบดวยคารบอน 3-10 อะตอม เชน กลโคส (C6H12O6), ฟรคโตส (C6H12O6), อะราบโนส (C5H10O5)

34

2. Oligosaccharides เปนคารโบไฮเดรททถก hydrolyzed แลวจะได

monosaccharide 2-10 หนวย disaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได

monosaccharide 2 โมเลกล

C12H22O11 glucose + fructose (sucrose) trisaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได

monosaccharide 3 โมเลกล

18

35

3. Polysaccharides

เปนคารโบไฮเดรททถก hydrolyzed แลวได monosaccharide มากกวา 10 หนวย เชน เซลลโลส, แปง, ไกลโคเจน

การแบงคารโบไฮเดรทตามสมบตทางกายภาพ

1. sugars เปนผลก มรสหวาน ละลายน า เชน

น าตาลตาง ๆ

2. nonsugars ไมเปนผลก ไมมรสหวาน ไมละลายน า

เชน แปง

36

Monosaccharides

เปนผลกสขาว ละลายน าไดด มรสหวาน ตวทพบมาก คอ กลโคส

โครงสรางประกอบดวยคารบอนตอกนเปนโซยาว ไมมกงกาน แตละคารบอนมหมไฮดรอกซ (-OH) เกาะอย และแตละโมเลกลประกอบดวยหม aldehyde (-CHO) หรอหม keto (-CO) อก 1 หม

19

37

CHO CHOH CH2OH

glyceraldehyde

CO CH2OH

CH2OH

dihydroxyacetone

หมฟงกชนเปน -CHO เรยกวา อลโดส หมฟงกชนเปน -CO เรยกวา คโตส

ตวอยาง

38

การเรยกชอ 1. เรยกตามจ านวน C- atom ในโมเลกล

และลงทายดวย - ose

C 3 อะตอม เรยกวา triose

C 4 อะตอม เรยกวา tetrose

C 5 อะตอม เรยกวา pentose

C 6 อะตอม เรยกวา hexose

C 7 อะตอม เรยกวา heptose

20

39

2. การแสดงหมฟงกชน ถาเปน aldehyde น าหนาดวย อลโด (aldo) ถาเปนหม keto น าหนาดวย คโต(keto) เชน

- monosaccharide ทม C 3 อะตอม และมหมฟงกชนคอ aldehyde เรยกวา อลโดไตรโอส (aldotriose)

- monosaccharide ทม C 5 อะตอม และมหม keto เรยกวา คโตเพนโตส (ketopentose)

40

The D Aldose Family

21

41

Fisher projection

42

เมอพจารณาโครงสรางของ monosaccharide พบวา C ในโมเลกลจะเปน asymmetric carbon ท าใหเกด isomer

หลายชนด ไดแก 1. อพเมอร (Epimer) เปน diastereomers ทม configuration ตางกนตรง chiral

carbon 1 ต าแหนง เมอสลบต าแหนง -OH กบ -H ของ C ตวท 2 ในกลโคส

เรยก แมนโนส (Mannose) สลบต าแหนง -OH กบ - H ของ C ตวท 4 ในกลโคสเรยก แกแลคโตส (Galactose)

22

43

Epimers

เรยกแมนโนส และกาแลคโตส วาเปน epimer ของกลโคส

44

2. Enantiomer

เปน stereoisomer ซงมการจดเรยงตว 2 แบบคอ

D-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางขวามอ

L-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางซายมอ

CHO HCOH

CH2OH D-glyceraldehyde

CHO HOCH

CH2OH L-glyceraldehyde

23

45

โมเลกลเหลานยงหมนระนาบแสง polarized light โดย หมนตามเขมนาฬกา ใช + หมนทวนเขมนาฬกา ใช -

D-(+)-glucose L-(-)-glucose CHO CHO H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH HO-C-H CH2OH CH2OH

46

3. เกดโครงสรางทเปนวงของmonosaccharide เชน น าตาล pentose (C 5 อะตอม) และน าตาล hexose (C 6 อะตอม) โดยเกดปฏกรยากนเองภายในโมเลกลระหวาง C = O กบ -OH

เกดโครงสรางเปน cyclic hemiacetal จาก aldose

หรอ cyclic hemiketal จาก ketose

24

47

Monosaccharide ทเกดเปนวงขนาด 5 อะตอม เรยกวา โครงสรางแบบฟวราโนส

วงขนาด 6 อะตอม เรยกวา โครงสรางแบบไพราโนส

การเขยนโครงสรางลกษณะเปนวง เรยกวา

Harworth projection

O O furan pyran

48

Cyclic Structure for Glucose

D-glucopyranose

25

49

Cyclic Structure for Fructose

D-fructofuranose

50

1 2 3

4

5

6

C*

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H

OH 1 2 3

4

5

6

C*

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O OH

H

*anomeric carbon

เรยกวา -form

เชน -D-glucose

เรยกวา -form

-form เปลยนเปน -form ไดดวยปฏกรยาทเรยกวา มวตาโรเตชน (Mutarotation)

ทง และ form จะเปน epimer กน เรยก epimer แบบนวา anomers และ เรยก carbon ทเกด hemiacetal , hemiketal วา anomeric carbon

26

51

Anomers

52

Mutarotation

Glucose also called

dextrose; dextrorotatory.

27

53

1. Glycoside formation น าตาลโมเลกลเดยว monosaccharides ใช -OH ของ

anomeric carbon ในโครงสรางทเปน hemiacetal

ท าปฏกรยากบ alcohol ให anomeric alkoxy acetals หรอ glycosides (ไกลโคไซด)

ปฏกรยาของ Monosaccharides

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

H C

OR

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

O R-OH

H+

54

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

H C

OCH3

-D-glucose -D-glycoside

ถาเรมจาก hemiketal จะได ketal หรอ glycoside เชน fructoside

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

O CH3OH

HCl

28

55

2. Reduction การรดวซ aldoses (ketoses) ดวย H2 โดยมโลหะ เชน Pt, Ni เปนคะตะลสต ไดน าตาลแอลกอฮอล เรยกวา glykitol

CH2OH

CH (HCOH)n

O H2 / Ni

glykitol aldose CH2OH

HCH (HCOH)n

OH

56

H2 / Ni

glykitol ketose

CH2OH

CO (HCOH)n

CH2OH

CH2OH

CHOH (HCOH)n

CH2OH

3. Oxidation monosaccharides สามารถถกออกซไดซดวย

oxidizing agent หลายตว ไดแก

Glucose glucitol (sorbital)

Manose manitol

H2 / Ni

H2 / Ni

29

57

3.1 นาโบรมน (bromine water) เปนตวออกซไดสอยางออนททาใหหม aldehyde (-CHO)

เปลยนเปนcarboxyl group (-COOH) ไดกรดไกลโคนกเกดขน ไมเกดกบหม keto (ketose)

CH2OH

CH (HCOH)n

O

+ Br2 + H2O

glyconic acid aldose CH2OH

COH (HCOH)n

O

58

ketose

CH2OH

CO (HCOH)n

CH2OH

+ Br2 + H2O

สรป นาโบรมนใชเปนสารเพอทดสอบ

ความแตกตางระหวาง aldose กบ ketose

30

59

3.2 Tollen’s reagent, Fehling’s reagent และ Benedict

- monosaccharides ทกตว (reducing sugar) เกดปฏกรยาได

CH2OH

CH (HCOH)n

O

-hydroxyaldehyde CH2OH

CO

(HCOH)n

O

ตะกอนสแดงอฐ

Ag(NH3)2OH หรอ Cu (II) complex

Ag

หรอ Cu2O +

Glyconic acid (salt)

60

CH2OH

CO (HCOH)n

CH2OH

CH2OH

CHOH (HCOH)n

CO O

Ag

หรอ Cu2O

Ag(NH3)2OH หรอ Cu (II) complex

+

-hydroxyketone ถก oxidize ไดเพราะในสภาวะ ทเปนเบสจะเกด epimerization กลายเปน -hydroxyaldehyde กอน

-hydroxyketone glyconic acid

31

61

monosaccharides ทท าปฏกรยากบ น าโบรมน และ Tollen’s reagent แสดงวาเปนตวรดวซ

เรยกวา น าตาลรดวซ (reducing sugar)

ดงนน

carbohydrate ทท าปฏกรยานได reducing sugars

carbohydrate ทไมท าปฏกรยาน nonreducing sugars

Monosaccharides ทกโมเลกลเปน reducing sugars

62

3.3 กรดไนตรก

กรดไนตรก (HNO3) ออกซไดสหม aldehyde และ primary alcohol ไดหม -COOH เกด dicarboxylic acid เกดไดทง aldose และ ketose (ท alcohol, CH2OH)

โดย dicarboxylic acid ทเกดจาก aldose เรยก glycaric acid

และเกดจาก ketose เรยก –ketopolyhydroxy diacid

เชน

32

63

CH2OH

CH (HCOH)n

O

aldose

+ HNO3 COH

COH

(HCOH)n

O

O

CH2OH

CO (HCOH)n

CH2OH

ketose

+ HNO3 COH

CO (HCOH)n

COH O

O

glycaric acid

–ketopolyhydroxy diacid

64

O O C-H C-OH H OH H OH HO H HO H H OH H OH

H OH H OH CH2OH COOH

D-glucose D-glucaric acid

HNO3

เชน

33

65

น าตาลทม aldehyde หรอ ketone ในโมเลกล

เมอท าปฏกรยากบ phenylhydrazine

เกด phenylhydrazone และถาม phenylhydrazine

มากเกนพอ (3 โมล) จะเกดปฏกรยาอกครงตรง C ต าแหนงท 2 ได phenylosazone หรอ osazone

เชน

4. ปฏกรยาการเกดโอซาโซน

66

O H

C-H C=NNH(C6H5)

H-C-OH 3NH2NH(C6H5) C=NNH(C6H5)

(H-C-OH)n (H-C-OH)n CH2OH CH2OH

aldose phenylosazone

+ C6H5NH2 + NH3 + H2O

34

67

Disaccharides

เกดจาก monosaccharide 2 โมเลกลตอกนดวย glycosidic bond โดย -OH ของ monosaccharide

ตวหนงจะสรางพนธะกบ anomeric carbon ของอกตวหนง

Disaccharides ทส าคญ

1. Maltose

เกดจาก D-glucose 2 โมเลกลเกดพนธะไกลโคไซด แลวสญเสยน า 1 โมเลกล

68

กลโคสโมเลกลหนงใช -OH ท C ตาแหนงท 4 ตอกบ anomeric carbon ของอกตวหนง 1,4--glycoside (glucose-glucose)

maltose เปน reducing sugars

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

-D-glucose

maltose

+

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C

OH O

- H2O

35

69

70

2. Cellobiose มปฏกรยาคลาย maltose เพราะเกดจาก glucose 2

โมเลกลเหมอนกนแตเปน 1,4- - glycoside (glucose-glucose)

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O OH C H

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O

C H

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C

OH

- H2O

+

cellobiose -D-glucose

D-glucose

36

71

Cellobiose

72

3. Sucrose

เปน disaccharide ทประกอบดวย D-glucose และ

D-fructose อยางละ 1 unit โดย ใช OH ท C1ของD-glucose และ OH ทC2 ของ fructose

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH

-D-fructose

-D-glucose

HOCH2 C H OH

C H

H C

OH

OH C

CH2OH

O +

- H2O

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C*

HOCH2 C H OH

C H

H C

OH

C*

CH2OH

O O

anomeric carbon

Sucrose

37

73

Sucrose

74

-OH ของคารบอนต าแหนงท 1 แทนทหม -OH ทต าแหนง 2 ของ -fructose เปน 1,2-(, )-glycoside (glucose-fructose)

anomeric carbon ไมม -OH จงไมท าปฏกรยากบ oxidizing agent ดงนน sucrose จงเปน nonreducing sugar

38

75

4. Lactose

เปน disaccharide ทพบในน านม เกดจาก glucose 1 โมเลกล รวม

กบ galactose 1 โมเลกล

D-glucose ใช -OH ต าแหนงท 4 แทนท -OH ของ D-galactose ต าแหนงท 1 เปน 1,4- - glycoside (galactose-glucose)

+ CH2OH C H OH C H

OH C H

H C

OH

O OH C H

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

OH CH2OH C H OH C H

OH C H

H C

OH

O

C H

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C* OH

-D-galactose

D-glucose

Lactose

- H2O

76

Lactose

39

77

Polysaccharides 1. Cellulose เปน polysaccharides ทเกดจาก D-glucose มาตอกน ประกอบดวยกลโคส 10,000-15,000 หนวย

โดย -OH ของ carbon ตวท 4 ตอกบ anomeric carbon ของอกโมเลกลหนง

78

เปน linear polysaccharide

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O

C H

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O C H

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C

OH

n

1,4--glycoside

40

79

Cellulose

80

2. Starch (แปง) เปน polymer ของกลโคส ตอกนดวย 1,4--glycoside bond แบงออกเปน 2 ชนด

2.1 amylose ม glucose ตอกนเปน linear polysaccharides

1,4--glycoside

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C O

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C

OH O

n

41

81

Amylose

=>

82

2.2 amylopectin มโซกงระหวาง anomeric carbon กบ

-OH ของคารบอนตวท 6 1,6--glycoside

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C O

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C O

CH2OH C H OH C H

H C

OH H C

OH

O H C

CH2 C H OH C H

H C

H C

OH

O H C O

CH2OH C H OH C H

H C

H C

OH

O H C

OH O

O

42

83

Amylopectin

=>

84

3. ไกลโคเจน (Glycogen)

เปน starch ชนดหนงแตเปนพวก amylopectin เปนสารซงเกบไวเปนพลงงานส ารองในสตว

43

เคมอนทรย 01403221 ลพด (Lipids)

โครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ก าแพงแสน

86

เปนสารชวโมเลกลทไมเปน polymer ไมละลายน าเนองจากโครงสรางของ lipids ประกอบดวย nonpolar covalent bonds เปนสวนมาก ละลายในตวท าละลาย อนทรย เชน อเทอร คลอโรฟอรม จ าแนกลพดตามสมบตทางกายภาพ โครงสรางของลพดแตกตางกนมาก เชน

ลพด (Lipids)

CHOCR2

CH2OCR3

O

O

CH2OCR1

O

Triglycerol หรอ triglyceride progesterone

44

87

หนาทของลพด 1. เปนโครงสรางของเยอเซลล

2. เปนสารทใชในการสะสมพลงงานในรางกาย และเปนแหลงพลงงาน (1 กรมใหพลงงาน 9 kcal.)

3. ปองกนอวยวะตาง ๆ ในรางกาย

4. เปนสวนประกอบของผนงเซลลแบคทเรย และพชชนสง

88

ชนดของลพด ไตรเอซลกลเซอรอล (triacyl glyceride), ไข (Wax) ฟอสโฟลพด เทอรพน, สเตอรอยด โพรสตาแกลนดน และองคประกอบส าคญของไขมนคอ กรดไขมน (fatty

acid)

45

89

กรดไขมน (Fatty acids) เปนกรดอนทรยทมคารบอนตอกนเปนโซยาวตงแต 12 อะตอมขนไป

สตรทวไป

เปนองคประกอบทส าคญในลพดเกอบทกชนด แตกตางกนทขนาดของโซและชนดของพนธะระหวาง C – C

RCOH

O

90

ชนดของกรดไขมน 1. กรดไขมนอมตว (saturated fatty acids)

คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวเทานน

2. กรดไขมนไมอมตว (unsaturated fatty acids)

คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวและมพนธะคอยางนอย 1 พนธะ

46

91

ตวอยาง saturated fatty acid สวนมากมจ านวนคารบอนเปนเลขค

lauric acid (C12) CH3(CH2)10COOH

palmitic acid (C16) CH3(CH2)14COOH

stearic acid (C18) CH3(CH2)16COOH

ตวอยาง กรดไขมนไมอมตว Oleic acid (C18) CH3(CH2) 7CHCH(CH2) 7COOH

Linoleic acid (C18) CH3(CH2)4CH CHCH2CH CH(CH2)6CH2COOH

92

พนธะคใน fatty acid สวนใหญจะม configuration เปน cis- หรอ (Z)- เชน Oleic acid หรอ (Z) -9-octadecenoic acid

CH3(CH2)7 (CH2)7COOH C = C H H

กรดไขมนบางชนดเปน trans-configuration

47

93

ไตรเอซลกลเซอรอล (Triacyl glycerol, triacyl glyceride, triglyceride)

เปนเอสเทอรทพบในไขมนสตวและน ามนพช

- จากสตว เชน น านม ครม เนย เนยเทยม น ามนหม

- จากพช เชน น ามนมะพราว น ามนถว น ามนร าขาว ขาวโพด

94

triglyceride อาจเกดจากกรดไขมน 3 โมเลกล ทเหมอนกนหรอตางกนกได

ถากรดไขมนเหมอนกน 3 โมเลกลเรยกวา

Simple triglycerides

ถากรดไขมนไมเหมอนกน เรยกวา Mixed triglycerides

Triglycerides เมอเกด hydrolysis อาจจะให

saturated หรอ unsaturated fatty acid กได ขนกบชนดของ กรดไขมน

48

95

Triacylglycerols เอสเทอรจากกรดไขมน 3 หนวย กบกลเซอรอล 1 หนวย

CH2OCR1

O

CHOCR2

O

CH2OCR3

O

R1 C OH O

R2 C OH O

R3 C OH O

HO CH2

HO CH2

HO CH2

+

Fatty acids glycerol Triglycerol

96

เชน

49

97

สมบตทางกายภาพของ triglyceride

ขนกบ fatty acid ทเปนองคประกอบ

1. จดหลอมเหลว

- m.p. เพมขน เมอจ านวนคารบอนเพมขน

- m.p. ลดลงเมอจ านวน unsaturated เพมขน

98

กรดไขมน จ านวน C จ านวนพนธะค m.p.(C)

Palmitic 16 - 63.1

Stearic 18 - 69.6

Oleic 18 1 13.4

Linoleic 18 2 -5

Linolenic 18 3 -11

จดหลอมเหลวของกรดไขมน

50

99

2. การละลายน า - กรดไขมนในไตรกลเซอไรด มขนาดโมเลกลใหญ ไมละลายน า - แตถาอยในรปของเกลอ Na, K ของกรดไขมน เชน สบ ละลายน าได

3. ไอโซเมอร ไตรกลเซอไรดทเกดจาก fatty acid ทมพนธะคม 2 isomer คอ cis-, trans- isomer

100

ปฏกรยา 1. Saponification (alkaline hydrolysis)

ไฮโดรไลซไตรกลเซอไรดดวยเบส เชน NaOH, KO

ไดกลเซอรอล และ เกลอของกรดไขมน (สบ)

CH2OCR

O

CHOCR

O

CH2OCR

O

+ 3 NaOH

CH2OH

CHOH

CH2OH

+ 3 RCOONa (สบ)

51

101

การค านวณขนาดของกรดไขมน ดจาก saponification value ซงค านวณจาก จ านวนมลลกรม

ของ KOH ทท าปฏกรยาพอดกบไขมนหรอน ามน 1 กรม

คาสง แสดงวา กรดไขมนมขนาดเลก

102

2. Hydrogenation unsaturated triglyceride ท าปฏกรยากบ H2 โดยมโลหะ เชน Ni เปนตวเรงปฏกรยา

ประโยชน ใชในการท าให m.p. ของน ามนสงขน หรอ การท าน ามนพชใหแขง

H2/Ni CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3

CH O

CH2

saturated triglyceride

CH2-O-C(CH2)7CH2CH2(CH2)7CH3

CH O

CH2

52

103

3. Addition of halogen ไตรกลเซอไรดท าปฏกรยากบ halogen ได dihalide

I2 HgCl2

CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3

O CH

CH2-O-C(CH2)7CHCH(CH2)7CH3

O CH I

I

CH2

CH2

104

-ปฏกรยาระหวาง unsaturated triglyceride กบ iodine ท าใหทราบจ านวนพนธะคได โดยดจากปรมาณของ iodine ทท าปฏกรยาไป โดยแสดงเปนคา iodine number

Iodine number = จ านวนกรมของ iodine ทท าปฏกรยาพอดกบน ามน หรอ ไขมน 100 กรม

คา iodine number สง แสดงวาม unsaturated fatty acid มาก

53

105

4. Reduction to alcohols triglycerides ท าปฏกรยากบ H2 ทอณหภมสง และความดนสง โดยม copper chromite (CuCr2O4) เปนคะตะลสต ท าใหเกดการแตกพนธะในโมเลกลได glycerol และ alcohol

CH2OCC11H23

O

CHOCC11H23

O

CH2OCC11H23

O

H2/CuCr2O4

pressure,

CH2OH

CHOH

CH2OH

+ 3 C12H25OH

106

5. Rancidity การมกลนหนของไขมน และน ามน เกดจาก unsaturated fatty acid ทมน าหนกโมเลกลต า

ถก oxidised ไดในอากาศเกดเปน volatile aldehyde, ketone และ acid ซงมกลนเหมน

การปองกน ใหใสสารจ าพวก antioxidants

54

107

ไข (Waxes) เปนเอสเทอรทเกดจาก carboxylic acid (กรดไขมน) กบ alcohol ซงมจ านวนคารบอนอยางละ 16-34 อะตอม

สตวและพชสามารถสราง Waxes ได เชน พบทใบ, กง, ล าตนของพช ท าหนาทปองกนการระเหยของน า

สมบตของไข แขง เปราะ ไมมนเทา fats ประโยชน ใชเปนสารขดเงา, ท าเครองส าอาง

และใชท ายาตางๆ